Nanoesfera de vidrio se convierte en primer objeto macroscópico bajo suspensión cuántica

Los científicos de ETH Zurich pudieron levitar una nanoesfera de vidrio utilizando luz láser y ralentizar su movimiento a su estado mecánico cuántico más bajo. Este avance podría ayudarnos a comprender mejor la mecánica cuántica acercándola a nuestro tamaño y empleándola en aún más tecnologías.

El avance, informado en Nature, solo fue posible gracias a una tecnología realmente fantástica. La esfera, que tiene 100 nanómetros de diámetro, se hizo levitar en una trampa óptica. Un láser lo mantiene suspendido en el aire. La trampa está en un recipiente al vacío y se enfría a una temperatura de unos pocos grados por encima del cero absoluto.

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Incluso con todo eso, la esfera todavía no está en un estado cuántico porque tiene demasiada energía. Para ralentizarlo aún más, el equipo utiliza otro láser y la luz reflejada por la esfera. Esto crea un patrón de interferencia y el equipo puede ajustar el láser de tal manera que la luz que empuja y tira de la esfera hace que disminuya su velocidad hasta su estado fundamental.

“Esta es la primera vez que se ha utilizado un método de este tipo para controlar el estado cuántico de un objeto macroscópico en el espacio libre”, dijo el autor principal y profesor de fotónica, Lukas Novotny, en un comunicado.

Se han logrado enfoques similares en resonadores ópticos, pero este enfoque permite el examen de la esfera en completo aislamiento una vez que se apaga el láser de interferencia. Esto permite que la onda cuántica de la esfera se expanda libremente. Algo super emocionante. Al igual que los electrones y los fotones son ondas y partículas, también lo es esta nanoesfera. Algún día podría ser posible probarlo usando los experimentos de doble rendija y ver el patrón de interferencia esperado.

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“Por ahora, sin embargo, eso es solo una quimera”, advirtió Novotny.

Las aplicaciones de tal enfoque podrían ser revolucionarias. Apenas el mes pasado, los investigadores anunciaron que pudieron acercar el oscilador optomecánico de 10 kilogramos (22 libras) formado por los espejos en el observatorio de ondas gravitacionales LIGO a su estado fundamental cuántico. Alcanzar este nivel de “quietud” en objetos cada vez más grandes es crucial para crear sensores cada vez mejores.

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Hay sensores cuánticos que ya se utilizan para medir las más pequeñas aceleraciones o rotaciones mediante el uso de ondas atómicas interferentes. Cuanto más grande es el objeto que interfiere, más sensible se vuelve el sensor. Por lo tanto, tener nanoesferas u objetos más grandes podría ser un logro innovador para mediciones ultraprecisas.

Con información de IFL Science